Гидротурбина

 

Использование: в устройствах для преобразования энергии потока. Сущность изобретения: выполнение плавучего корпуса 3 рабочего колеса 2 гидротурбины увеличенной протяженности позволяет установить лопасти 4 с большой поверхностью экспонирования в гидропотоке, что повышает устойчивость устройства. Выполнение плавучего корпуса 3 эллипсоидальным, или полиовоидальным, или полипоплавковым позволяет разнести центры плавучести к периферии. Форма лопасти 4, дугообразная, или клинообразная, или выпукло-полигональная, увеличивает энергообмен между лопастями 4 и потоком. Вал 1 выполнен многозвенным, звенья которого соединены шарниром. 6 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в устройствах для преобразования энергии потока.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является гидpотуpбина, содержащая вал, рабочее колесо с плавучим корпусом и лопастями, причем плавучий корпус выполнен сфероидальным.

Недостатком этой гидротурбины является низкая эффективность отбора энергии в гидропотоке, обусловленная неустойчивостью в потоке сфероидального плавучего корпуса и размещением укороченных лопастей на сегментных частях сферы корпуса колеса.

Изобретение обеспечивает повышение мощности и надежности работы путем увеличения эффективности отбора энергии движущегося потока и повышения устойчивости устройства в потоке.

Это достигается тем, что в гидротурбине, содержащей вал, рабочее колесо с плавучим корпусом и лопастями, плавучий корпус выполнен протяженным вдоль оси вала и его продольная ось превышает поперечную, а каждая лопасть выполнена превышающей по крайней мере половину длины плавучего корпуса. Плавучий корпус может быть выполнен в виде тела вращения с переменным радиусом кривизны, например эллипсоидальным, либо мультиплицированно-эллипсоидальным, либо полиовоидальным. Плавучий корпус может быть выполнен би- или полипоплавковым, а лопасти протяженными в пределах групп или всей системы поплавков. Вал может быть выполнен би- или многозвенным, причем жесткие звенья последовательно соединены шарнирами с возможностью передачи несоосного вращения и крутящего момента от звена к звену. Вал может быть снабжен промежуточными тяговыми опорами, позвенно прикрепленными к нему у промежуточных шарниров. Лопасти колеса могут быть выполнены дугообразными, или клинообразными, или выпукло-полигональными в плане относительно развертки поверхности плавучего корпуса.

На фиг. 1 изображена гидротурбина с удлиненным плавучим корпусом, вид сверху; на фиг. 2 вариант гидротурбины с эллипсоидальным корпусом, фронтальная проекция; на фиг. 3 вариант гидротурбины с полипоплавковым корпусом, фронтальная проекция; на фиг. 4 вариант мультиплицированной гидротурбины с многозвенным валом, вид сверху; на фиг. 5, 6, 7 варианты выполнения лопастей в развертке; на фиг. 8 гидротурбина с концентратором энергии потока в виде экранов.

Гидротурбина содержит вал 1, рабочее колесо 2 с плавучим корпусом 3 и лопастями 4, плавучий корпус 3 выполнен протяженным вдоль оси вала 1, и его продольная ось превышает поперечную, а каждая лопасть 4 выполнена превышающей по крайней мере половину длины плавучего корпуса 3, который может быть выполнен в виде тела вращения с переменным радиусом кривизны, например эллипсоидальным, либо мультиплицированно-эллипсоидальным, либо полиовоидальным. Плавучий корпус 3 может быть выполнен би- или полипоплавковым, а лопасти 4 протяженными в пределах групп поплавков или всей системы поплавков. Вал 1 может быть выполнен би- или многозвенным, причем жесткие звенья последовательно соединены шарнирами 5 с возможностью передачи несоосного вращения и крутящего момента от звена к звену. Вал 1 может быть снабжен промежуточными тяговыми опорами 6, позвенно прикрепленными к нему у промежуточных шарниров 5, а лопасти 4 могут быть выполнены дугообразными, или клинообразными, или выпукло-полигональными в плане относительно развертки поверхности плавучего корпуса. Кроме того, гидротурбина может быть снабжена с боков развернутыми в стороны экранами 7, предназначенными для концентрации энергии потока перед турбиной, которые при определенном выполнении с плавным расширением образовавшегося створа за турбиной могут выполнять функцию диффузора гидропотока, увеличивая КПД гидротурбины.

Гидротурбина работает следующим образом.

Набегающий поток воздействует на лопасти 4, вращая рабочее колесо 2 и передавая вращение валу 1 отбора мощности. Выполнение плавучего корпуса 3 протяженным вдоль оси вала 1 таким образом, что его продольная ось превышает поперечную, позволяет устанавливать лопасти 4 с увеличенной поверхностью экспонирования в гидропотоке, например лопасть 4 выполнена с длиной, превышающей половину длины корпуса 3, что позволяет повысить эффективность отбора энергии потока, а, следовательно, и мощность гидротурбины, и повысить устойчивость устройства в потоке. Выполнение плавучего корпуса 3 мультиплицированно-эллипсоидальным либо полиовоидальным позволяет разнести центры плавучести на периферийные участки турбины, что повышает устойчивость устройства в потоке и надежность работы, а также осуществляет концентрацию энергии потока к середине лопасти. Выполнение вала многозвенным, жесткие звенья которого соединены шарнирами 5, и оснащение вала промежуточными тяговыми опорами 6 позволяет осуществлять различное расположение звеньев вала в потоке и, таким образом, изменением натяжения тяговых опор 6 устанавливать наиболее целесообразное размещение лопастей 4 в потоке.

Выполнение лопастей 4 дугообразными, клинообразными или выпукло-полигональными также повышает эффективность энергообмена между потоком и лопастями.

Формула изобретения

1. ГИДРОТУРБИНА, содержащая вал, рабочее колесо с плавучим корпусом и лопастями, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен протяженным вдоль оси вала и его продольная ось превышает поперечную, а каждая лопасть выполнена превышающей по крайней мере половину длины плавучего корпуса.

2. Гидротурбина по п. 1, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен в виде тела вращения с переменным радиусом кривизны.

3. Гидротурбина по п.2, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен эллипсоидальным, либо мультиплицированно-эллипсоидальным, либо полиовоидальным.

4. Гидротурбина по пп. 1 3, отличающаяся тем, что плавучий корпус выполнен одно- или полипоплавковым, а лопасти протяженными в пределах групп или всей системы поплавков.

5. Гидротурбина по п. 4, отличающаяся тем, что вал выполнен би- или многозвенным, причем жесткие звенья последовательно соединены шарнирами с возможностью передачи несоосного вращения и крутящего момента от звена к звену.

6. Гидротурбина по п. 5, отличающаяся тем, что вал снабжен промежуточными опорами, позвенно прикрепленными к нему у промежуточных шарниров.

7. Гидротурбина по п. 1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены дугообразными, или клинообразными, или выпукло-полигональными в плане относительно развертки поверхности плавучего корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8